Characteristics and pathway of the somatosensory evoked field potentials in the rat

의학과/박사[한글] 체감각피질 유발전위(somatosensory evoked potential ; SSEP)는 중추신경계와 말초신경계의 기능을 측정 감시하기 위해서 동물실험과 임상실험에 적용된다. 이러한 SSEP 연구는 이를 측정하는 다양한 기록방법과 다양한 형태의 파형을 보고해 왔다. 전기자극을 시행한 후 비침습적인 두피전극(scalp electrodes)으로 기록한 지금까지의 체감각유발전위의 측정은 두 전극에 대한 전위의 방향(vector)의 변화를 파형으로 나타낸 것으로, 주로 뇌간에서 유래하는 전위들을 기록하는 far-field potential과 시상피질간 경로(thalamocortical pathway)에서 기인된 near-fied potential로 나눌 수 있는데, 전자는 기록전극의 위치의 변동에 따라 진폭, 파형, 잠복기에 변화없이 일정하게 관찰되는 특징이 있으나, 후자의 경우 신경전달경로상 시상을 거치면서 방향이 산만해지고 복잡해짐으로 인해 파의 변이가 심해 일정한 지표로 삼기에 부적당하였었다. 또 침습적인 기존의 연구들에서도 보조전극을 연구개나 전두골 등 기록전극과 동떨어진 곳에 위치시킴으로써 주로 뇌간 전위(brain-stem potential)에 대한 연구가 중심이 되어 그 상부의 유발전위를 기록해 낼 수 있는 마땅한 방법이 없었으며, 또한 SSEP의 기록에 사용하는 전극의 종류나, 활성전극과 보조전극의 상대적 위치나 깊이에 따라서 SSEP의 형태가 다르게 나타날 수 있다. 이에 더하여 청각 유발전위 검사 등의 다른 검사로도 뇌간 상부 경로에 대한 적당한 기록방법이 없었다. 본 연구는 기존의 실험에서 보다 일관적인 SSEP를 기록하는 방법을 알아보기 위해, 흰쥐에서 침습적인 방법으로 일정부위의 피질자체에서의 유발장전위를 측정하려는 목적으로 제작된 전극을 사용하여 체감각피질의 SSEFP(somatosensory evoked field potential)를 기록했다. 이 전극은 대뇌피질에 1.4mm 직경의 원판을 접촉시켜서 보조전극으로 하고, 이 원판의 중심부에서는 0.2mm의 굵기와 1.5mm 길이의 절연된 심이 돌출되어서 대뇌피질에 삽입하여 활성전극으로 쓸 수 있게 제작되었다. 이 전극을 이용하여, 실험 1에서는 체감각피질의 다양한 영역에서 좌골 신경을 전기자극하여 유발된 SSEFP의 특성을 살펴 보았다. 이를 위해 쥐의 체감각피질 영역의 18개 위치에서 체감각피질 SSEFP를 기록하였다. 실험 2에서는 체감각피질, 시상, 그리고 박속핵에서 SSEFP를 동시적으로 포착 기록함으로서 그 전도로를 알아보았다. 다시 말해서 후주의 체감각 전도로상에 위치한 다른영역에서 포착한 SSEP의 파형의 특성을 분석하였다. 결론적으로, 븐 실험에서 SSEFP를 기록하기 위해 사용한 전극은 SSEFP를 일관적으로 포착할 수 있음이 밝혀졌다. 실험 1은 체감각피질에서 기록된 SSEFP의 첫 번째파인 양파와 그 파에 따르는 음파는 전정(bregma)에서 외측으로 2mm, 후측으로 2mm에서 가장 잘 포착된다는 것을 보여주었다. 그리고 실험 2는 SSEP가 후주상의 체감각 전도로를 따라 체감각피질로 전도됨을 지지하였으며, 각 부위에서의 파의 모양, 잠재기, 전도속도를 알아냄으로써, 추후 척수손상 모형뿐 아니라 뇌수두증, 뇌출혈, 뇌경색 등의 뇌간상부 병변에 대해서도 전기생리학적 연구에 기초자료로 활용 할 수 있을 것으로 사료된다. [영문] Somatosensory evoked potentials(SSEPs) have been used widely both experimentally and clinically to monitor the function of central nervous system and peripheral nervous system. Studies of SSEPs have reported the various recording techniques and patterns of SSEP. The previous SSEP studies used scalp recording electrodes, showed mean vector potentials which included relatively constant brainstem potentials (far-field potentials) and unstable thalamocortical pathway potentials (near-field potentials). Even in invasive SSEP recording methods, thalamocortical potentials were variable according to the kinds, depths, and distance of two electrodes. So they were regarded improper method for monitoring of upper level of brainstein. At this study, in order to recording the constant cortical field potentials, a specially designed recording electrode (NE-120, Kopf Instruments) was inserted into the cerebral cortex perpendicular to the cortical surface. The present study investigated 1) the characteristics of SSEFPs of the cerebral cortex that evoked by hindlimb stimulation using ball electrode and 2) the pathway by recording the potentials simultaneously in the cortex, VPL nucleus of thalamus, and nucleus gracilis. In the first experiment, SSEPs mapped from different areas of somatosensory cortex were analyzed. Using this recording technique, the present study could constantly obtain the cortical field potential, and it revealed that the first large positive and following negative waves were largest at the 2mm posterior and 2mm lateral to the bregma in the contralateral somatosensory cortex. And results of second experiment showed that the SSEP potentials were passed by way of posterior column somatosensory pathway and thalamocortical pathway. The characteristic shapes, latencies, and conduction velocities of each potentials are thought to be used the fundamental data of the future study of upper level of brainstem function, including the hydrocephalus model, middle cerebral artery ischemia model and so forth.restrictio